LTL2R3KRK LED 燈珠規格書 - T-1 3/4 封裝 - 2.4V 順向電壓 - 超紅光 - 75mW 功率 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款高效能、插件式安裝 LED 燈珠的完整技術規格。此元件採用 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）技術，可產生超紅光輸出。其設計採用業界常見的 T-1 3/4 封裝直徑，適用於印刷電路板（PCB）或面板上需要指示燈、背光或狀態顯示的廣泛應用。

此元件的核心優勢包括高發光強度輸出、低功耗與高效率。由於其電流需求低，易於與積體電路相容，方便整合至各種電子設計中。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

為避免永久性損壞，不得在超出這些限制的條件下操作元件。關鍵額定值是在環境溫度（T_A）為 25°C 時所指定。

• 功率消耗（P_D）：最大 75 mW。
• 直流順向電流（I_F）：連續 30 mA。
• 峰值順向電流：在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）為 90 mA。
• 逆向電壓（V_R）：最大 5 V。
• 操作溫度範圍：-40°C 至 +100°C。
• 儲存溫度範圍：-55°C 至 +100°C。
• 接腳焊接溫度：距離 LED 本體 1.6mm 處測量，最高 260°C，最長 5 秒。

當環境溫度高於 50°C 時，直流順向電流需以 0.4 mA/°C 的降額因子進行調整。

2.2 電氣與光學特性

這些參數定義了 LED 在標準測試條件（T_A=25°C）下的典型性能。

• 發光強度（I_V）：在順向電流（I_F）為 20 mA 時，最小 310 mcd，典型 680 mcd。保證值包含 ±15% 的容差。
• 視角（2θ_1/2）：30 度。此為發光強度降至軸向（中心軸）值一半時的全角。
• 峰值發射波長（λ_P）：639 nm。
• 主波長（λ_d）：631 nm。這是人眼感知、定義顏色（超紅光）的單一波長。
• 光譜線半高寬（Δλ）：20 nm，表示發射光的光譜純度。
• 順向電壓（V_F）：在 I_F= 20 mA 時，最小 2.0 V，典型 2.4 V。
• 逆向電流（I_R）：在 V_R= 5 V 時，最大 100 µA。
• 電容（C）：在零偏壓及 1 MHz 頻率下，典型值為 40 pF。

3. 分級系統說明

為確保應用的一致性，LED 會根據關鍵光學參數進行分類（分級）。特定參數的分級代碼通常標示在包裝上。

3.1 發光強度分級

單位為毫燭光（mcd），於 20mA 下測量。每個級別的上下限均有 ±15% 的容差。

• 級別 K：310 mcd（最小）至 400 mcd（最大）
• 級別 L：400 mcd 至 520 mcd
• 級別 M：520 mcd 至 680 mcd
• 級別 N：680 mcd 至 880 mcd
• 級別 P：880 mcd 至 1150 mcd
• 級別 Q：1150 mcd 至 1500 mcd

3.2 主波長分級

單位為奈米（nm），於 20mA 下測量。每個級別的上下限均有 ±1nm 的容差。

• 級別 H29：621.0 nm 至 625.0 nm
• 級別 H30：625.0 nm 至 629.0 nm
• 級別 H31：629.0 nm 至 633.0 nm
• 級別 H32：633.0 nm 至 637.0 nm
• 級別 H33：637.0 nm 至 642.0 nm

4. 性能曲線分析

雖然規格書中參考了特定圖表（例如圖 1 為光譜分佈圖，圖 5 為視角圖），但所提供的數據足以分析關鍵關係。

順向電壓（V_F）在 20mA 下的典型值為 2.4V。設計者在計算限流用的串聯電阻值時必須考慮此點。發光強度（I_V）與順向電流（I_F）之間的關係在操作範圍內大致呈線性，但超過最大直流電流將縮短壽命並可能導致故障。由峰值（639 nm）和主波長（631 nm）以及 20 nm 半高寬所定義的光譜特性，確認了飽和的紅光輸出，適合需要高色彩純度的應用。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此 LED 採用標準 T-1 3/4（約 5mm）直徑封裝，搭配水清透鏡。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米（括號內為英吋）。
• 除非另有規定，否則適用 ±0.25mm（±0.010"）的一般公差。
• 法蘭下方樹脂的最大突出量為 1.0mm（0.04"）。
• 接腳間距是在接腳從封裝本體伸出的位置測量。

5.2 極性識別

對於插件式 LED，較長的接腳通常表示陽極（正極），而較短的接腳表示陰極（負極）。陰極也可能透過透鏡邊緣或 LED 本體上的平面標記來指示。在電路組裝時必須注意正確的極性。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作對於確保可靠性和防止損壞至關重要。

6.1 儲存條件

LED 應儲存在溫度不超過 30°C、相對濕度不超過 70% 的環境中。若從原廠防潮包裝中取出，應在三個月內使用。如需在原包裝袋外長期儲存，請使用帶有乾燥劑的密封容器或充氮乾燥箱。

6.2 接腳成型

• 彎折接腳的位置應距離 LED 透鏡底部至少 3mm。
• 請勿使用引線框架的底部作為支點。
• 應在室溫下進行接腳成型，且必須在焊接前 soldering.
• 完成。在 PCB 組裝時使用最小的夾緊力，以避免機械應力。

6.3 焊接參數

保持透鏡底部到焊點之間至少有 2mm 的間距。切勿將透鏡浸入焊料中。

• 烙鐵焊接：最高溫度 300°C，最長時間 3 秒（僅限一次性焊接）。
• 波峰焊接：最高預熱溫度 100°C，持續 60 秒；焊波溫度最高 260°C，最長 10 秒。

過高的溫度或時間可能導致透鏡變形或造成災難性故障。

6.4 清潔

如需清潔，請使用酒精類溶劑，例如異丙醇。

7. 包裝與訂購資訊

標準包裝配置如下：

• 包裝袋：包含 1000、500 或 250 顆。
• 內盒：包含 8 個包裝袋，總計 8000 顆。
• 外箱（出貨批）：包含 8 個內盒，總計 64,000 顆。出貨批中的最後一包可能未裝滿。

料號 LTL2R3KRK 標識此特定產品型號（水清透鏡，AlInGaP 超紅光光源）。

8. 應用建議與設計考量

8.1 預期用途與限制

此 LED 設計用於普通電子設備，包括辦公設備、通訊裝置和家用電器。未經事先諮詢與資格認證，不建議用於安全關鍵系統（例如航空、醫療生命維持、交通控制），因為故障可能危及生命或健康。

8.2 驅動電路設計

LED 是電流驅動元件。為了在並聯驅動多個 LED 時確保亮度均勻，強烈建議為每個 LED 串聯一個獨立的限流電阻（電路模型 A）。不建議在沒有獨立電阻的情況下並聯驅動 LED（電路模型 B），因為每個 LED 的順向電壓（V_F）特性略有差異，可能導致電流分配和亮度的顯著不同。

串聯電阻值（R_s）可使用歐姆定律計算：R_s= (V_電源- V_F) / I_F，其中 V_F為 LED 順向電壓（保守設計可使用典型值 2.4V 或最小值 2.0V），I_F為期望的順向電流（例如 20mA）。

8.3 靜電放電（ESD）防護

這些 LED 容易受到靜電放電的損壞。必須採取預防措施：

• 操作人員應佩戴接地腕帶或防靜電手套。
• 所有設備、工作台和儲物架必須妥善接地。
• 使用離子風機來中和因操作摩擦而可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。

9. 技術比較與差異化

使用 AlInGaP 技術製造紅光 LED，相較於 GaAsP（磷化鎵砷）等舊技術具有明顯優勢。AlInGaP LED 提供顯著更高的發光效率，意味著在相同的輸入電流（mA）下能輸出更多光（mcd）。它們還具有更好的溫度穩定性和更長的操作壽命。T-1 3/4 封裝仍是業界標準，確保與現有 PCB 佈局和面板開孔的廣泛相容性，而插件式設計則提供了堅固的機械固定，適合承受振動或物理應力的應用。

10. 常見問題（FAQ）

10.1 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長（λ_P）：LED 光譜功率分佈達到最大值時的波長（此元件為 639 nm）。主波長（λ_d）：當與參考白光結合時，能匹配 LED 感知顏色的單一波長（631 nm）。它是從 CIE 色度圖推導而來，與色彩感知更為相關。

10.2 我可以不使用串聯電阻來驅動此 LED 嗎？

No.LED 必須以受控電流驅動。將其直接連接到電壓源會導致過量電流流過，迅速損壞元件。串聯電阻（或恆流驅動器）是必不可少的。

10.3 如何解讀發光強度分級代碼？

印在包裝袋上的分級代碼（例如 K、L、M）表示該袋中 LED 的發光強度保證範圍。例如，級別 M 保證在 20mA 下 I_V介於 520 至 680 mcd 之間。設計者可以選擇特定級別，以確保其應用中的亮度一致性。

11. 實用設計與使用範例

範例 1：5V 系統上的狀態指示燈。要在 5V 電源下以 20mA 驅動 LED：V_電源= 5V，V_F（典型）= 2.4V，I_F= 0.020A。所需串聯電阻為 R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 歐姆。可使用最接近的標準值 130Ω 或 120Ω。電阻的額定功率應至少為 P = I²² R = (0.02)²²* 130 = 0.052W，因此標準的 1/8W（0.125W）電阻已足夠。

範例 2：面板安裝。插件式設計允許 LED 直接穿過面板安裝。可以使用匹配的面板安裝邊框或簡單的鑽孔（略大於 5mm）。插入後彎折接腳以固定 LED，然後將其焊接到面板後方的 PCB 上。

12. 工作原理簡介

LED 是一種半導體二極體。當施加超過其特性順向電壓（V_F）的順向電壓時，電子和電洞在主動區（此處為 AlInGaP 層）複合。這種複合以光子（光）的形式釋放能量。半導體的特定材料組成（能隙能量）決定了發射光的波長，從而決定了顏色。AlInGaP 經過設計，能以高效率產生可見光譜中紅色到琥珀色部分的光。

13. 技術趨勢與背景

雖然表面黏著元件（SMD）LED 因其更小的尺寸和適合自動化組裝而在現代大量生產的電子產品中佔主導地位，但像 T-1 3/4 這樣的插件式 LED 仍然有其重要性。其主要優勢包括卓越的機械強度（接腳穿過 PCB 固定）、更容易的手動原型製作和維修，以及對於某些較高功率的變體，透過接腳能實現更好的散熱。它們常見於工業控制、汽車售後產品、業餘愛好者專案，以及將穩健性置於小型化之上的應用中。半導體材料的持續發展不斷提高所有類型 LED（包括插件式封裝）的效率和壽命。